大新礦床構(gòu)造地球化學(xué)分帶及鈾多金屬成礦規(guī)律研究

李治興，漆富成，何中波，張字龍

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

大新礦床構(gòu)造地球化學(xué)分帶及鈾多金屬成礦規(guī)律研究

李治興，漆富成，何中波，張字龍

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

大新礦床產(chǎn)出于直接覆于上寒武統(tǒng)之上泥盆系間的構(gòu)造破碎帶中。筆者對(duì)該破碎帶進(jìn)行了詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查和系統(tǒng)取樣分析，研究表明，該破碎帶發(fā)育從原巖帶→碎裂巖帶→構(gòu)造泥→糜棱巖帶→構(gòu)造角礫巖帶的構(gòu)造地球化學(xué)分帶規(guī)律。隨著構(gòu)造破碎帶破碎程度的增強(qiáng)，U、Mo、As、Sb、Re和Tl等元素同步增高。鈾多金屬礦化對(duì)圍巖無(wú)選擇性，僅與破碎帶的存在相關(guān)聯(lián)，而且礦化程度與破碎強(qiáng)度呈同步消長(zhǎng)關(guān)系，由此認(rèn)為，大新礦床屬于受構(gòu)造破碎帶控制的鈾多金屬熱液礦床。

大新礦床；構(gòu)造地球化學(xué)分帶；鈾多金屬成礦規(guī)律；構(gòu)造破碎帶控制

大新礦床是中南地區(qū)最早勘探突破的碳酸鹽巖型鈾礦床，并且是中南地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益最高的礦床之一，曾在20世紀(jì)80年代初對(duì)中南地區(qū)探明同類型鈾礦床起到借鑒和推動(dòng)作用，但是20世紀(jì)80年代后期至今對(duì)大新礦床的科研工作轉(zhuǎn)為資料總結(jié)為主。此次在野外詳細(xì)觀察礦床地質(zhì)和礦化基本特征的基礎(chǔ)上，在已出露的礦區(qū)系統(tǒng)采集樣品，從構(gòu)造地球化學(xué)的角度，通過(guò)分析、比較各種構(gòu)造巖與原巖中鈾礦化和伴生元素富集特征，探討大新礦床成礦特點(diǎn)和成礦規(guī)律。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

大新礦床位于大新凹斷束那嶺—俸屯背斜北東端，地層主要出露上寒武統(tǒng)和下、中泥盆統(tǒng)。那嶺—俸屯背斜為礦區(qū)發(fā)育的主要褶皺，背斜走向近EW向，核部為前泥盆系，兩翼為泥盆系，兩翼不對(duì)稱，地層南緩北陡，兩翼泥盆系與前泥盆系之間被F2正斷層切割，構(gòu)成地壘式構(gòu)造（圖1）。礦區(qū)發(fā)育的斷裂主要為F1、F2和F3（圖2）。F2為近 EW走向的那嶺—俸屯背斜北緣斷裂帶。F3近EW走向，為發(fā)育于F2斷層上盤的次級(jí)似層間分支斷裂，共有3支，分別為F31、F32和F33，F(xiàn)31斷裂發(fā)育于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組下段底部灰?guī)r與下泥盆統(tǒng)郁江組泥巖之間，F(xiàn)32斷裂發(fā)育于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組下段白云質(zhì)灰?guī)r與生物碎屑灰?guī)r接觸帶中，F(xiàn)33斷裂發(fā)育于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上、下段巖層之間。F1斷裂為NW向的正斷層，斜切F2斷裂共同組成岜那河小地塹?？傮w褶皺斷裂較發(fā)育，并控制鈾礦化分布。

2 構(gòu)造地球化學(xué)分帶及微量元素變化特征

2.1 構(gòu)造破碎帶實(shí)測(cè)剖面及微量元素分析

在本次野外地質(zhì)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)大新礦床在礦區(qū)構(gòu)造破碎的地方均有鈾礦化顯示，并且不同的構(gòu)造巖鈾礦化程度不同，相反在沒有發(fā)生構(gòu)造破碎的地方則沒有鈾礦化顯示。因此，為了更精確對(duì)比、分析不同構(gòu)造巖和原巖與鈾礦化的關(guān)系，對(duì)包括上寒武統(tǒng)基底和橫穿F1、F2和F3的剖面 （如圖2中的A-B）系統(tǒng)采集樣品，進(jìn)行了微量元素分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)U、Mo、Ni、V、As、Sb和Re等 7種元素均達(dá)到綜合利用品位（表1），而且U與 Mo、As、Sb、Re和Tl同步增高。構(gòu)造破碎帶實(shí)測(cè)剖面及微量元素沿剖面變化曲線，如圖3所示。由圖3可見，構(gòu)造角礫巖帶中的鈾礦化強(qiáng)度最高，其次為糜棱巖帶和碎裂巖帶，構(gòu)造泥中較低。前人根據(jù)斷裂及地層組合將含礦構(gòu)造帶分為上、中、下3個(gè)含礦帶，從上到下含礦帶對(duì)應(yīng)的原巖分別依次為東崗嶺組上段灰?guī)r，東崗嶺組下段白云質(zhì)灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r，郁江組和那高嶺組泥巖、粉砂巖。

表1 大新礦床U及部分微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Mass factors on uranium and some trace elements in Daxin deposit

2.2 構(gòu)造地球化學(xué)分帶及微量元素變化特征

通過(guò)構(gòu)造破碎帶實(shí)測(cè)剖面微量元素變化特征的研究表明，在大新礦床的構(gòu)造破碎帶體系中，不同層位的原巖均具有低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的U、Mo、Sb和Re等，不同層位的碎裂巖具有略高于原巖的微量元素特征，糜棱巖具有U、Mo、Sb和Re質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的特征，不同層位的構(gòu)造角礫巖具有礦化程度最高的U、Mo、Sb和Re。依據(jù)不同類型構(gòu)造巖的微量元素地球化學(xué)變化，按構(gòu)造破碎強(qiáng)度和礦化程度將礦區(qū)構(gòu)造破碎帶進(jìn)行構(gòu)造地球化學(xué)分帶（表2）：原巖帶→碎裂巖帶→構(gòu)造泥→糜棱巖帶→構(gòu)造角礫巖帶。由表2可見，不同構(gòu)造帶微量元素之間存在很大差異，從原巖帶到構(gòu)造角礫巖帶，隨著構(gòu)造巖破碎強(qiáng)度的增加，微量元素U、Mo、Sb、Re和Tl等礦化元素呈明顯的同步增高趨勢(shì)，Co、Cu、Pb、Zn和W等微量元素有對(duì)應(yīng)增高傾向，其含量和構(gòu)造角礫巖帶中的含量持平甚至略高（圖4和 5）。構(gòu)造泥中U、Mo、Sb和Re偏低是由于在構(gòu)造泥中這些變價(jià)元素在中后期部分淋濾遷移所致。同時(shí)，在不同圍巖的相同構(gòu)造巖帶（如構(gòu)造角礫巖帶（Ⅰ）和（Ⅱ））中礦化元素U、Mo、Sb、Re和Tl均具有明顯的富集趨勢(shì)。

表2 大新礦床構(gòu)造地球化學(xué)分帶及部分微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Structural geochemical zonation and mass factors on some trace elements of Daxin deposit

這反映出U、Mo、Sb、Re和Tl等礦化元素的富集對(duì)圍巖無(wú)選擇性，只與構(gòu)造破碎帶的存在相關(guān)聯(lián)，而且礦化強(qiáng)度與構(gòu)造巖破碎程度呈彼此消長(zhǎng)關(guān)系。

2.3 構(gòu)造破碎帶控礦的地球化學(xué)響應(yīng)

由于鈾多金屬礦化對(duì)圍巖無(wú)選擇性，因此，將構(gòu)造角礫巖帶 （Ⅰ）和構(gòu)造角礫巖帶（Ⅱ）合并為構(gòu)造角礫巖帶，以方便探討不同構(gòu)造地球化學(xué)帶的地球化學(xué)響應(yīng)。而且為了查明構(gòu)造地球化學(xué)帶和相對(duì)應(yīng)原巖帶的微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的差別，進(jìn)行如下計(jì)算，公式為：A＝（X-Y）/Y。其中X為構(gòu)造巖帶中某元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Y為相對(duì)原巖帶中某元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)；A為構(gòu)造巖帶中某元素的富集系數(shù)；按上面公式分別計(jì)算構(gòu)造角礫巖帶和糜棱巖帶的元素富集系數(shù)（圖6和7），構(gòu)造角礫巖帶相對(duì)原巖帶Mo、Sb、Tl、U和Re的富集系數(shù)值依次分別為 162.6、163.8、131.7、91.0和108.0，而糜棱巖帶相對(duì)原巖，除了Re富集程度最大（富集系數(shù)為228.9）外，其他微量元素Mo、Sb、Tl、W、U和Co也有較大的富集系數(shù)。其中在構(gòu)造角礫巖帶和糜棱巖帶明顯富集的 Mo、Sb、Re、 Tl、 Co、 Cu、 Pb、 Zn 和W均是典型的熱液礦床的標(biāo)志性元素，且元素在構(gòu)造角礫巖帶的富集系數(shù)大于相對(duì)應(yīng)元素在糜棱巖帶中的富集系數(shù)。因此，推斷與Mo、Sb、Re和Tl等呈正相關(guān)的U與這些元素相伴生，鈾多金屬含礦熱液沿構(gòu)造破碎帶運(yùn)移、沉淀，并且隨構(gòu)造破碎程度的增強(qiáng)，微量元素有更大的富集。

另外，將所有樣品的U質(zhì)量分?jǐn)?shù)與主要微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)投影在散點(diǎn)圖上（圖8～13）， 經(jīng)計(jì)算得出， U與 Mo、 Ni、 V、 As、Sb和Re相關(guān)系數(shù)值分別依次為0.912、0.65、0.77、0.71、0.88和0.80，因此U不僅與上述元素具有較好的正相關(guān)性，而且其質(zhì)量分?jǐn)?shù)與構(gòu)造巖也有密切關(guān)系，沿著樣品分布趨勢(shì)線，從左下角往右上方分別依次為原巖帶、構(gòu)造泥、碎裂巖帶、糜棱巖帶和構(gòu)造角礫巖帶。即隨著構(gòu)造破碎程度的增加，U與上述6種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈同步增高趨勢(shì)。

3 構(gòu)造地球化學(xué)成礦機(jī)理

對(duì)大新礦床的成因，長(zhǎng)期以來(lái)主要有以下兩種分歧：（1）礦化受斷裂構(gòu)造控制，是賦存于構(gòu)造破碎帶中假熱液（側(cè)分泌）礦床，或強(qiáng)蝕變層控礦床；（2）經(jīng)表生風(fēng)化，成礦物質(zhì)從先成礦源層中分解出來(lái)并以真溶液、膠體和絡(luò)合物等形式由地表水或地下水帶入地下洞穴，后經(jīng)生物成礦作用和成巖、后生階段變化富集成礦，為古巖溶成因。本次通過(guò)大新礦床構(gòu)造地球化學(xué)分帶和鈾多金屬成礦規(guī)律的研究，認(rèn)為該區(qū)礦化對(duì)圍巖無(wú)選擇性，僅與破碎帶的存在相關(guān)聯(lián)，破碎帶的存在提供鈾多金屬含礦熱液運(yùn)移通道和熱液運(yùn)移物沉積場(chǎng)所，為熱液占主導(dǎo)成因的礦床。當(dāng)熱液通過(guò)前泥盆系富鈾層體時(shí)萃取其中的元素形成鈾多金屬含礦熱液，并沿著區(qū)域性斷裂上升，且在其次級(jí)斷裂或者配套斷裂形成的構(gòu)造破碎帶中堆積形成鈾多金屬礦床。因此，區(qū)域性斷裂主要起著熱液運(yùn)移通道作用，并不是礦體主要存儲(chǔ)空間，而其次級(jí)斷裂或者配套斷裂才是礦體最后聚集成礦的有利空間。

4 結(jié) 論

通過(guò)野外詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)微量元素分析，研究認(rèn)為：（1）大新礦床發(fā)育了構(gòu)造地球化學(xué)分帶，按其構(gòu)造破碎強(qiáng)度和礦化程度依次為：原巖帶→碎裂巖帶→構(gòu)造泥→糜棱巖帶→構(gòu)造角礫巖帶的，鈾多金屬礦化程度隨構(gòu)造破碎帶破碎程度同步增高。（2）通過(guò)微量元素 U、 Mo、 Sb、 Re、 Tl、 Co、 Cu、 Pb、Zn和W在構(gòu)造地球化學(xué)分帶中的變化，表明U與Mo、Sb、Re和Tl呈正相關(guān)關(guān)系，并隨破碎強(qiáng)度的增高，鈾多金屬礦化強(qiáng)度同步增高；Co、Cu、Pb、Zn和W等元素也具有隨著構(gòu)造破碎強(qiáng)度的增強(qiáng)而富集程度增高的趨勢(shì)，并且在構(gòu)造泥中與構(gòu)造角礫巖帶中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)持平。認(rèn)為構(gòu)造破碎帶的存在為含鈾多金屬礦化熱液提供了運(yùn)移通道和沉淀場(chǎng)所。（3）切穿泥盆系賦礦圍巖并溝通前泥盆系富鈾層體的區(qū)域性斷裂旁邊的次級(jí)斷裂或者配套斷裂所控制的構(gòu)造破碎帶是該區(qū)熱液疊加改造型礦床的定位條件。

［1］劉 翔，包云河，楊尚海，等.中南鈾礦地質(zhì)志［R］.北京：中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局，2005.

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Study on structural geochemical zonation and uranium polymetallic metallogenic regularities of Daxin deposit

LI Zhi-xing， QI Fu-cheng， HE Zhong-bo， ZHANG Zi-long
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Daxin deposit occurs in structural fractured belt in Devonian，which lies directly on Upper Cambrian.Through detailed geological survey and systematic analysis on samples，it is proven that the fractured belt may be divided in the structure and geochemistry as protolith zone→cataclasite zone→tectonic mud zone→mylonite zone→tectonic breccia zone.In the structural fractured belt， the stronger the fracture occurs， the higher content of elements will be， such as U， Mo， As， Sb， Re，Tl， etc.The uranium polymetallic mineralization is not related to wall rock， but associated with the existence of fractured belt.There is positive correlation between the mineralization degree and the fracture intensity.Therefore，it is considered that Daxin deposit belongs to uranium polymetallic hydrothermal deposit controlled by structural fractured belt.

Daxin deposit； structural-geochemical zonation； uranium polymetallic metallogenic regularities；structural fractured belt control

P598；P619.14

A

1672-0636（2011）01-0006-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.01.002

2010-11-22；

2010-12-19

李治興（1985—），男，陜西榆林人，在讀碩士研究生，研究方向：礦床地質(zhì)。E-mail:lzx1122@126.com